Arduino YunでCNCマシンを無線化するときのメモ

前置き

先日、待ちに待っていた家庭用卓上CNCが着弾しました。
このCNCを操作するためには、USBケーブルでPCと接続する必要がありますが、部屋の角に配置したい関係上、USBケーブルがPCまで届きません。そこで、このUSB接続を無線化できないものかと思い、実際に試してみたことのメモ書きです。

動作環境

• 卓上CNC
  • Genmitsu Cubiko
• ブリッジサーバー
  • Arduino Yun Mini (Linino one)
  • OpenWrt 24.10.1
  • USBホストシールド取付済み
• クライアントマシン
  • Windows 11 24H2

システム構成

[CNC マシン] ←USB→ [Arduino Yun] ←WiFi→ [Windows PC]

動作フロー

1. CNC制御ソフト → COM31（仮想ポート）
2. hub4com → COM30（仮想ポート）
3. hub4com → TCP/IP → Arduino Yun
4. socat → /dev/ttyUSB0 → CNC

ブリッジサーバーの準備（Arduino Yun側）

1. USBシリアルドライバのインストール

まずは、CNCをArduino Yunに認識させる必要があるので、以下のモジュールをインストールします。

opkg update
opkg install kmod-usb-uhci kmod-usb-ohci kmod-usb2 kmod-usb-serial-ch341

インストール後、CNCを接続すると /dev/ttyUSB0 として認識されます。

2. シリアル通信のTCP/IP変換

socatを使用してシリアル通信をTCP/IPネットワークにブリッジします。

opkg install socat

socat -d -d TCP-LISTEN:<PORT>,reuseaddr,fork,nodelay \
      /dev/ttyUSB0,raw,b115200,echo=0 &

※ <PORT> に使用するTCPポート番号を入力

動作確認
Windows PCからtelnetでArduino Yunに接続して ? を送信してみると以下のように表示されます：

$ telnet <Arduino YunのIP> <PORT>
?
<Idle|MPos:10.000,30.000,0.000,0.000|Bf:35,254|FS:0,0>
ok

これでCNCのシリアル通信をTCP/IPネットワーク経由で利用できるようになりました。

クライアントマシンの準備（Windows側）

仮想COMポートの導入

TCP/IP接続を既存のCNC制御ソフトウェアで使用するため、仮想COMポートを作成してTCP接続をシリアルポートとして見せかけます。

今回は、com0comを使用します。
com0comとhub4comをダウンロードしておきます。

ドライバ署名の問題対応
Windows 11では署名なしドライバがインストールできないため、こちらの記事の「ドライバ警告回避方法 その2 → 記事の方法」に沿って署名済みドライバをインストールします。

仮想COMポートペアの作成
Setup for com0comを開いて仮想COMポートを設定します。
今回はCOM30とCOM31のペアを使用します。

TCP-COMブリッジの開始
hub4comディレクトリにある com2tcp-rfc2217.bat を実行します：

.\com2tcp-rfc2217.bat \\.\COM30 <Arduino YunのIP> <TCPポート番号>

この状態で、CNC制御ソフトウェアからCOM31に接続すると、WiFi経由でCNCを制御できます。

まとめ

かなり複雑な構成ですが、無事CNCマシンの無線化に成功しました。
USBシリアルの無線化については、TCP/IPよりもBluetooth（SPP: Serial Port Profile）を使用する方が簡単かもしれません。次回があればBluetooth経由での実装も試してみたいと思います。

それでは(´・ω・｀)ﾉｼ